Солнечный ветер - “дыхание” Светила. Поток заряженных частиц, который вырывается из верхних слоев солнечной короны в космическое пространство. Река плазмы, которая несется со скоростью 1200 километров в секунду и влияет на атмосферы планет.
Солнечный ветер - одна из самых больших научных головоломок современной астрофизики.
Известно, что он играет ключевую роль в формировании “космической погоды”, влияющей на нашу планету.
А знаете, что парадоксально? Вместо того чтобы замедляться и охлаждаться по мере удаления от Солнца, этот “ветровой” поток разгоняется и нагревается.
Всё вопреки известным земным законам физики. Как такое возможно, по какой причине?
АНОМАЛИЯ СОЛНЕЧНОГО ВЕТРА
Представьте, как будто вы стоите на берегу реки и видите - вода внезапно начинает двигаться быстрее, хотя видимых причин для ускорения нет.
Что-то скрытое от глаз, неведомое и непонятное подталкивает эту воду вперед. Добавляет ей энергии.
Согласитесь, подобная головоломка кого угодно способна поставить в тупик.
В 2019-м физики из Нортумбрийского университета (Великобритания) опубликовали в журнале Nature Astronomy результаты десятилетнего исследования. Они обнаружили, что магнитные волны солнечной короны реагируют на звуковые волны, исходящие из недр звезды.
Суть явлений такова, что во Вселенной плазма встречается чаще, чем твердые вещества, жидкости и газы. Оно и понятно, на космических просторах температуры и плотности такие, с которыми на Земле мы сталкиваемся крайне редко.
Но плазма - особая субстанция, поведение которой напоминает жидкости и газы, только у нее есть еще магнитные поля.
Удивительно, что она способна поддерживать волнообразное состояние в магнитном поле. И эти волны, известные как волны Альвена, играют важную роль в транспортировке энергии вокруг Солнца и по всей Солнечной системе.
Ученые давно предположили, что в контексте солнечного ветра "неведомым ускорителем" могут быть как раз волны Альвена. Они словно невидимые дирижеры задают темп и ритм движения плазмы в космосе.
НЕМНОГО ПРО ВОЛНЫ АЛЬВЕНА
Для лучшего восприятия, думается, нужно все же немного подробностей: что представляют собой эти самые волны Альвена.
Шведский физик Ханнес Альвен в 1942 году совместил математику механики жидкостей и электромагнетизма. Его модель позволила предсказать - в магнитном поле плазма ведет себя как волна.
Как это выглядит?
Давайте осмысливать с помощью аналогии. Представьте длинную веревку, один конец которой вы держите в руках, а другой привязан к стене. Когда вы резко взмахиваете рукой - по веревке пробегает волна.
А теперь мысленно опуститесь вместе с этой конструкцией в воду и создавайте волны…
Эта картинка упрощает понимание, как именно волны Альвена распространяются в плазме, которая представляет собой своеобразный “космический океан”.
Только вот в отличие от обычной волны, Альвеновские волны распространяются не в воде, а в сильно намагниченной плазме. И движутся они вдоль линий электромагнитного поля.
Такое отличие придает уникальное свойство Альвеновским волнам: они мало подвержены дисперсии. Не рассеиваются, не затухают.
Понимаете, что это означает? - Их форма и энергия очень длительно не изменяется при распространении.
Отсутствие дисперсии делает Альвеновские волны мощными переносчиками энергии на огромные расстояния.
А теперь вспомните - наше светило порождает и распространяет Альвеновские волны. В плазме короны Солнца они могут достигать колоссальных размеров, а значит - оказывать значительное влияние на движение и поведение солнечного ветра.
Солнечный ветер ведь не просто смесь частиц, как, скажем, земной воздух. Это сложная динамичная среда, где электрические и магнитные поля играют первую скрипку.
И ученые, как мы уже отметили выше, давно предполагали, что волны Альвена “подгоняют” солнечный ветер, увеличивая его скорость и температуру.
Но до недавних пор это так и было только предположением. До тех пор, пока… пока не были получены экспериментальные данные.
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ДОКАЗАТЕЛЬСТВА ГИПОТЕЗЫ
Наконец-то они получены и результаты опубликованы не далее, как 29 августа 2024 в журнале Science.
Изучая данные, полученные с помощью зонда Parker Solar Probe (NASA) и орбитального аппарата ESA Solar Orbiter, международная группа астрофизиков доказала - волны Альвена вызывают ускорение и нагревание солнечного ветра.
Ученые сравнили данные двух аппаратов. Солнечный ветер ударил по зондам с разницей в 40 часов и это дало исследователям возможность измерить разницу в энергии.
Когда поток частиц достиг Parker Solar Probe, обнаружилось - волны Альвена большой амплитуды давят на солнечный ветер, заставляя его ускоряться и менять направление.
Измерения со второго зонда уже не показали никакого давления, зато показали, что солнечный ветер стал теплее.
Рассчитав количество энергии, теряемой волнами Альвена, исследователи обнаружили - оно соответствует энергии, необходимой для нагрева солнечного ветра и его ускорения таким образом, который соответствует данным второго зонда.
Полученные факты указывают на то, что волны Альвена передают свою энергию солнечному ветру, буквально “растворяясь” в нем.
СВЯЗЬ С ЗЕМНОЙ ЖИЗНЬЮ
Ученые подчеркивают важность нового открытия для понимания не только активности Солнца, но и других космических процессов, где плазма взаимодействует с магнитными полями.
- ОК, - скажете вы, - но почему это так важно для нас, на Земле?
Все дело в “космической погоде”, которая создается вокруг планеты благодаря солнечному ветру.
И кстати, астрофизики предсказали, что Космическая погода окончательно испортится уже в 2024-м. Ученые прогнозируют аномалии Солнца.
Вам наверняка известно, что сильные магнитные бури - это не только головная боль у метеозависимых.
Они способны влиять на работу спутников, навигационных систем, электросетей, а соответственно - гаджетов и средств связи.
Представьте себе - одна мощная буря может оставить целые города без электричества или привести к сбою в работе космической станции.
Поэтому понимание, как и почему солнечный ветер ускоряется и нагревается, помогает лучше прогнозировать и готовиться к таким событиям.
Благодарю вас за 👍, который вы ставите публикациям. А комментарии под статьей помогают найти интересные темы.
Спасибо, что помогаете каналу развиваться.
Не забывайте подписаться на канал - наши читатели узнаю́т больше, когда вникают в Суть явлений
